Как связаны свойства гранита и его происхождение

Миллиарды лет, в течение которых шло формирование нашей планеты, сотни миллионов лет с момента возникновения на ней жизни и десятки миллионов лет растительной, животной и человеческой эволюции отделяют современный мир от его исходного состояния. Столь невообразимо огромный период времени оставил немного достоверных свидетельств о процессах и условиях, существовавших в те далекие времена. Сегодня судить о них можно лишь изучая свойства и характеристики дошедших до нас представителей реликтовой флоры, фауны и горных пород.

Именно минералы и природные камни – гранит, базальт, габбро-диабаз, различные осадочные породы являются носителями информации о характере процессов протекавших на планете во времена формирования континентальной земной коры, образования материков, зарождения жизни и ее бурного развития. Более того, именно в результате этих процессов они и приобрели те исключительные свойства, которые сегодня выделяют их из общей массы и обеспечивают неубывающую популярность. Как следствие рост спроса и предложения на каменном рынке позволяет сегодня купить гранит и изделия из него практически на любой вкус и по адекватной цене.

Теории происхождение гранита

Исследования минерального состава, кристаллической структуры, химических и физико-механических свойств гранитов проведенные учеными позволили им разработать теорию происхождения этой самой распространенной на Земле горной породы. А поскольку достоверных сведений о тех временах нет ни у кого, то и теорий было предложено с избытком.

Интерес к исследованиям во многом определился также своеобразным распределением породы по континентам – гранитные щиты присутствуют на каждом из них за исключением океанического дна. Также важным фактором, стимулировавшим интерес к изучению, стал поиск причин, которые определяли близкое соседство месторождений гранита и руд цветных металлов (цинка, олова, молибдена, никеля, свинца, вольфрама).

Среди множества теорий на сегодняшний день наиболее достоверными принято считать две:

• Магматическая (кристаллизационная)

Согласно ей образование гранитов происходило на большой глубине под воздействием колоссальных температур и давлений. В гранитном расплаве, состоящем из множества химических элементов, по мере остывания в наиболее близких к поверхности слоях начинался процесс постепенной кристаллизации минералов. Первыми образовывались кристаллы наиболее тугоплавких минералов, затем заполняя свободное пространство между ними – менее тугоплавких. Высокое давление не позволяло кристаллам достичь больших размеров, поэтому мелкозернистые граниты являются продуктом глубинной кристаллизации.

• Метаморфическая (трансформационная)

В ее основе лежит идея о погружении больших масс осадочных и близких к ним пород (накопленных в геосинклиналях) в разломы земной коры, которые массово образовывались в ходе глобальных процессов по всей поверхности планеты. Опускаясь на глубину, эти породы сталкивались с поднимающейся навстречу магмой и попадали в зону высоких температур и давлений, где начинался процесс так называемой гранитизации – образования кристаллов гранитной породы.

Основные характеристики гранита

Плотность

В зависимости от того, какой гранитный карьер является источником добытые в нем граниты могут отличаться минеральным составом, текстурой, цветом, и только плотность остается в пределах 2500-2700 кг/м³. Этот параметр является определяющим и неразрывно связан с такими характеристиками как прочность, водостойкость, морозостойкость. Столь высокий показатель является прямым следствием условий, в которых происходило формирование гранитных интрузий – огромных давлений и высоких температур.

Прочность на сжатие

Одной из важнейших характеристик гранита, за которые его так ценят, безусловно является прочность. Именно благодаря ей ходят в народе легенды о «вечном» камне, изделия из которого служат веками – брусчатка из гранита, памятники из габбро-диабаза. Как и у других пород прочность гранита зависит от его структуры (мелкозернистые, крупнозернистые) и силы связей между зернами, которые в свою очередь напрямую связаны с его глубинным или метаморфическим происхождением.

Твердость

Причины, определяющие твердость породы, кроются в ее минеральном составе. У гранитов за показатель твердости отвечает кварц. Его содержание в 25 — 35% достаточно для достижения 7 единиц по шкале твердости Мооса, что уступает только алмазу, который также является продуктом высоких температур и давлений (что подтверждено технологией создания искусственных алмазов). Твердость напрямую связана с истираемостью, значение которой для гранита не превышает 1,2 г/см² на метр. Благодаря такому низкому значению плиты мощения из гранита используют в местах с очень высокой проходимостью (залы вокзалов, супермаркетов, мощение пешеходных зон).

Пористость

Еще одна характеристика, от значения которой зависят другие свойства гранита – пористость. Наличие пор в структуре камня и их количество (суммарный объем) оказывает влияние на его плотность, вес, прочность, водопоглощение, морозоустойчивость. Низкому значению этого показателя у гранита (менее 1%) он обязан суровым условиям своего происхождения, в которых образование пустот было практически невозможным. Также благодаря малой пористости он хорошо поддается обработке и принимает полировку.

Водопоглощение

Характеристика напрямую связана с пористостью и отвечает за проникновение и накопление влаги. Отсутствие пор в структуре камня делает невозможным попадание в него воды, что дает возможность его использования в прямом контакте с водной средой. Так гранитная плита широко используется для облицовки бассейнов, подпорных стенок на набережных городов.

Морозостойкость

Высокая стойкость гранитов к перепадам температур (выдерживает до 300 циклов заморозки «зима-лето») также обеспечивается низкой пористостью и водопоглощением. Эта характеристика позволяет применять облицовочные материалы из гранита в различных климатических зонах, так фасадные плиты из гранита используют даже в условиях Крайнего Севера.